三線式LCM傳送介面--使用74HC595

ysc

阿乾大這篇讓我重拾20年前的記憶，這段時間雖然都有持續使用LCM來設計，但時序都是依照舊程式，換不同單晶片改寫程式也不必太傷腦筋，將傳送流程直接套用，可說輕鬆又愉快。

為了抓阿乾大這問題，又找了HD44780晶片資料重新了解細節，在網路到處搜尋，無意間在外國網站發現一個很巧妙的介面方式，只使用三條I/O線配合一顆74HC595，即可做到8 bit介面，兼顧節省I/O與傳送效率。

以阿乾大的4 bit方式，傳送一個字元進入LCM至少需要移入 4 Byte，時序講究一點甚至需要6個Byte，程式寫起來有點繁瑣，主要是LCM的E訊號也安排在位移資料中，必須花費額外的位移以產生E訊號，在國外網站看到的方式畫成電路圖如下，請大家參考：



巧妙點在於HC595的D與LCM的RS共用，HC595 ST(LATCH)也與LCM E共用，平時E_ST、CK都為LOW，8 bit資料從RS_D經CK移入HC595內部，之後CK保持不動，將RS_D設定成要寫入的暫存器(0/1)，然後將E設成HI，此時HC595內部暫存器資料鎖定到輸出暫存器，然後將 E設定LOW，此時LCM將資料讀入。

這個方式充分利用HC595與LCM訊號特性，每傳輸一個字元只需位移1個Byte，而且E訊號獨立控制，程式寫起來比較簡單，執行效率也高很多。

這個方式當然也適用在 4 bit 傳送，只是沒這個必要吧.......

「江湖一點訣，說破不值錢」這篇應該是最佳寫照！

ysc

今天試做了一下，果然是個好方法，功能沒問題傳輸效率也不錯；





74HC595是直接焊在LCM背面，輸出腳直接焊在LCM連接PIN上，其他線路就焊在IC腳上，如此免去加小電路板的累贅，引出線再找熱熔膠固定在LCM電路板上，這樣做實驗就很方便了。

程式如下，採用8 bit模式，傳輸程式比4 bit+移位暫存器方式簡單多了：

$MOD52
$TITLE(SBC-51 LCD3W TEST)
$OBJECT
$NOSYMBOLS
$PAGEWIDTH(80)
;
D_595        EQU        P1.4
CK_595        EQU        P1.5
ST_595        EQU        P1.6
;--------------------------------------
        CSEG        AT        0H
        ORG        0        ;RESET
        JMP        START
;--------------------------------------
START:
        CLR        EA                ;DIS INT
        ORL        8EH,#1                ;DIS ALE
        MOV        PSW,#0
;
        MOV        R0,#1
CLR_RAM:
        MOV        @R0,#0
        INC        R0
        MOV        A,R0
        JNZ        CLR_RAM
;
        MOV        SP,#80H
;
        CLR        ST_595
        CLR        CK_595
        CLR        D_595
;
        CALL        INI_LCD
;
MAIN:
        MOV        DPTR,#LINE1
        ACALL        DS_MSG
;
        MOV        A,#0C0H
        ACALL        WR_COM
;
        MOV        DPTR,#LINE2
        ACALL        DS_MSG
;
LOOP:
        SJMP        LOOP
;
DS_MSG:
        CLR        A
        MOVC        A,@A+DPTR
        JNZ        DS_MSG2
        RET
DS_MSG2:
        ACALL        WR_DATA
        INC        DPTR
        SJMP        DS_MSG
;
LINE1:
        DB        '  * HELLO PIGOO *',0
LINE2:
        DB        '3 WIRE LCM INTERFACE',0
;------------------------------------------------
INI_LCD:
        ACALL        LCD_DLY
;
        MOV        A,#38H
        ACALL        WR_COM
        MOV        A,#38H
        ACALL        WR_COM
        MOV        A,#38H
        ACALL        WR_COM
        MOV        A,#0CH
        ACALL        WR_COM
        MOV        A,#01H
        ACALL        WR_COM
        MOV        A,#06H
        ACALL        WR_COM
        MOV        A,#80H
WR_COM:
        ACALL        W_595
        CLR        D_595
        SETB        ST_595
        CLR        ST_595
LCD_DLY:
        MOV        R3,#20
LCD_DLY1:
        MOV        R2,#0
        DJNZ        R2,$
        DJNZ        R3,LCD_DLY1
        RET
;
WR_DATA:
        ACALL        W_595
        SETB        D_595
        SETB        ST_595
        CLR        ST_595
        MOV        R3,#4
        SJMP        LCD_DLY1
;
W_595:
        MOV        R7,#8
W_595_1:
        RRC        A
        MOV        D_595,C
        SETB        CK_595
        CLR        CK_595
        DJNZ        R7,W_595_1
;
        RET
;---------------------------------------------------
        END

PS:為了直接將595 PIN 1~7直接焊在LCM上，導致與電路圖DATA BIT對應相反，所以改用向右旋轉指令RRC  A。

antlu

ysc 發表於 2013-12-23 04:57 PM static/image/common/back.gif
今天試做了一下，果然是個好方法，功能沒問題傳輸效率也不錯；

YSC大:
   套一段周星馳的話,對你的景仰如滔滔江水綿延不絕,又如黃河氾濫一發不可收拾!!  太強了! 太威了!! 希望我也可以有這功力!!最近 精神大耗!! 看樣子要等一陣子了!!! 先前因為 看到使用 RC 處裡而開始用 595 推 LCM 因為程式的功力不足而決定使用 純數位(不用RC) 所以又耗了好一陣子!!
   目標: GPS 時速警報 座標 時鐘 方向 使用 LCM 2402 MCU 89C2051 !!

PS: 怎麼沒有見到 調對比亮度的 VR?

ysc

antlu 發表於 2013-12-23 08:37 PM static/image/common/back.gif
PS: 怎麼沒有見到 調對比亮度的 VR?...

古老LCM製程不如現在，將PIN 3接地對比度剛剛好，那時的LCM要調到黑色底色跑出來，VR低端還要接負電壓。

換成這個電路來用吧，一樣用一顆HC595，也一樣佔用三條I/O，但效率高多了。

RC那個電路也很有創意，但時間要抓準，若系統中還有中斷要服務......那就破功了，這個三線式比較穩。

antlu

ysc 發表於 2013-12-23 09:04 PM static/image/common/back.gif
古老LCM製程不如現在，將PIN 3接地對比度剛剛好，那時要調到黑色底色跑出來，VR低端還要接到負電壓。

換 ...

YSC大:
    這是當然的最終選擇啊!! 我手頭上有上千個SMD 的 74HC595 要想一想如何把他架上去! 若成功那就爽呆了!!

py924

版大真是厲害，吼賽蕾啊~對於單晶片的恐懼，小弟目前正在常識 Arduino，看看能不能突破寫程式的瓶頸。努力中。:sam09

ysc

py924 發表於 2013-12-25 10:13 AM static/image/common/back.gif
版大真是厲害，吼賽蕾啊~對於單晶片的恐懼，小弟目前正在常識 Arduino，看看能不能突破寫程式的瓶頸。努力 ...

在Arduino也很好用喔.......




const int rs_d = 8;
const int ck = 9;
const int e_st = 10;
const int led = 13;

void setup(void) {
  pinMode(rs_d,OUTPUT);
  pinMode(ck,OUTPUT);
  pinMode(e_st,OUTPUT);
  digitalWrite(ck,LOW);
  digitalWrite(e_st,LOW);
  pinMode(led,OUTPUT);
  InitLcd();
  delay(500);
  LcdMsg("      ARDUINO");
  LcdLine2();
  LcdMsg("3 WIRE LCM INTERFACE");
}

void loop(void){
  delay(500);
  LcdOff();
  digitalWrite(led,LOW);
  delay(500);
  LcdOn();
  digitalWrite(led,HIGH);
}  

void LcdMsg(char msg[]){
  byte k=0;
  while(msg[k]){
  WrData(msg[k]);
  k++;
  }
}  

void LcdLine1(void){
  WrComm(0x80);
}

void LcdLine2(void){
  WrComm(0xc0);
}  

void LcdOn(void){
  WrComm(0x0c);
}

void LcdOff(void){
  WrComm(0x08);
}  

void InitLcd(void){
  delay(15);
  WrComm(0x38);
  WrComm(0x38);
  WrComm(0x38);
  WrComm(0x0c);
  WrComm(0x01);
  WrComm(0x06);
  WrComm(0x80);
}

void WrComm(byte data){
  shiftOut(rs_d,ck,LSBFIRST,data);
  digitalWrite(rs_d,LOW);
  digitalWrite(e_st,HIGH);
  digitalWrite(e_st,LOW);
  delay(5);
}

void WrData(byte data){
  shiftOut(rs_d,ck,LSBFIRST,data);
  digitalWrite(rs_d,HIGH);
  digitalWrite(e_st,HIGH);
  digitalWrite(e_st,LOW);
  delay(1);
}

PS:由於直接將595 PIN 1~7直接焊在LCM上，導致與電路圖DATA BIT對應相反，所以由最低位元開始移出。

py924

ysc 發表於 2013-12-25 10:45 AM static/image/common/back.gif
在Arduino也很好用喔.......

嗯~我有點懂了。您真厲害！
只是目前我的進度還在 MAX7219、自訂函數、雙迴圈...感覺越來越難...努力學習中。謝謝版大分享資料。

ysc

py924 發表於 2013-12-25 12:12 PM static/image/common/back.gif
嗯~我有點懂了。您真厲害！
只是目前我的進度還在 MAX7219、自訂函數、雙迴圈...感覺越來越難...努力學習 ...

MAX7219太貴了，跟Arduino UNO上面那顆AVR 328幾乎一樣價錢，實在用不下手，AVR CPU核心蠻強的，應該用計時器配合中斷來掃描LED，這樣才能發揮AVR的效能。

一開始不要想太多，從簡單的做起就對了，從了解Arduino架構開始，程式從簡單的開始寫，慢慢摸索一定會有成果的......大家加油囉！

antlu

ysc 發表於 2013-12-25 10:45 AM static/image/common/back.gif
在Arduino也很好用喔.......

YSC大:
    經驗豐富喔!! 這玩意每件東西都貴森森!! 不敢玩!!

ysc

antlu 發表於 2013-12-25 06:15 PM static/image/common/back.gif
YSC大:
    經驗豐富喔!! 這玩意每件東西都貴森森!! 不敢玩!!

還好吧，現在UNO主板一片300元附近就買得到，其他周邊不一定要買，摸了幾天還蠻好玩的。

其實會去弄這3線LCM介面，就是為了做Arduino實習。

antlu

ysc 發表於 2013-12-25 06:23 PM static/image/common/back.gif
還好吧，現在UNO主板一片300元附近就買得到，其他周邊不一定要買，摸了幾天還蠻好玩的。

其實會去弄這3 ...

ysc大:
    昨天把一片SMD轉板焊上 74HC595接上我的LCM 1602 改了程式結果沒有成功,應該顯示 0123456789ABCDEF 結果是 13579A  .. 看樣子又有一番奮戰了!!

ysc

antlu 發表於 2013-12-26 10:20 AM static/image/common/back.gif
ysc大:
    昨天把一片SMD轉板焊上 74HC595接上我的LCM 1602 改了程式結果沒有成功,應該顯示 0123456789A ...

一次跳兩格.....很有可能程式某些地方還是 4 bit 傳送，初始化命令碼、送命令、送字元都要改為 8 bit 模式，您再檢查看看。

a48602

Arduino 有一個 shiftOut(...) 跟 74HC595 的用法。 0000~9999 計數器。

int clockPin = 5;  // 74HC595 SH_CP (pin 11, clock pin)
int latchPin = 6;  // 74HC595 ST_CP (pin 12,latch pin)
int dataPin = 7;   // 74HC595 DS (pin 14)
int zeroPin = 4;   // MC14017B RESET PIN

int numStr[] = {
63, 6, 91, 79, 102, 109, 125, 39, 127, 111, 0   // 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
};

void setup() {
   Serial.begin(9600);
   pinMode(latchPin, OUTPUT);
   pinMode(clockPin, OUTPUT);
   pinMode(dataPin, OUTPUT);
   pinMode(zeroPin, OUTPUT);
}

int  iNum = 0, iNumA = 0, iNumB = 0, iNumC = 0;  
int  iStart = 0;
void display_num()
{
  int  ii;
  switch( iStart ) {
     case 0:  ii =  iNum;  
              digitalWrite( zeroPin, HIGH );
              break;
     case 1:  ii =  iNumA;   
              digitalWrite( zeroPin, LOW );
              break;
     case 2:  ii =  iNumB;   break;
     case 3:  ii =  iNumC;   break;
  }
  if ( iStart < 3 )   iStart++;
  else  iStart = 0;
  digitalWrite(latchPin, LOW);
  shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, numStr[ii]);  
  digitalWrite(latchPin, HIGH);
  delay(3);
}
unsigned long previousTimeMark;
void loop() {
  display_num();
  unsigned long now = millis();
  if(now - previousTimeMark > 1000) {
      previousTimeMark = now;
      iNum++;  
      if ( iNum > 9 ) {
          iNum = 0;
          iNumA++;
          if ( iNumA > 9 ) {
               iNumA = 0;
               iNumB++;
               if ( iNumB > 9 ) {
                   iNumB = 0;
                   iNumC++;
                   if ( iNumC > 9      ) {
                       iNumC = 0;
                    }   
                }   
           }   
       }
    }  
}     

antlu

ysc 發表於 2013-12-26 10:35 AM static/image/common/back.gif
一次跳兩格.....很有可能程式某些地方還是 4 bit 傳送，初始化命令碼、送命令、送字元都要改為 8 bit 模 ...

YSC大:
       感謝!! 我又出運了!! 今天可以早一點休息了!!
   昨天晚上焊接!! 經過程式修改後發現一直有問題,甚至連螢幕清除都不行,最後想到 應該是 74HC595的程式問題,回頭去找終於發現,我原先的 74595驅動中已經有 LATCH 1/0 了,而 COM & DATA 中也有 LATCH 1/0 動作,把595的LATCH部分去掉就好了!! 整個程式變的好簡單!!  連 LCM 的 初始LCD_Write_Init(char com) 都可以省了!!  













//20131225 THIS CASE FOR 74HC595 DRIVE 8BIT LCM COMMON RS/SER   EN/Latch
#include<reg52.h>   
#include <intrins.h> //use nop  
//#include <delay.h>
#define DataPort P2

//-----------------------------------------
sbit SER = P1^0;// 74hc595 control SER & LCM R/S
sbit Clk = P1^1;// 74595 clock
sbit Latch = P1^2;// Latch & Enable
char displayword[16];
void Send595(unsigned char Dat) ;//output data to D/A converter through the serial mode       
       

       
/*------------------------------------------------
delay us
------------------------------------------------*/
void DelayUs2x(unsigned char t)
{   
while(--t);
}
/*------------------------------------------------
delay ms
------------------------------------------------*/
void DelayMs(unsigned char t)
{
     
while(t--)
{
   DelayUs2x(245);
   DelayUs2x(245);
}
}

//*******************************************
void Send595(unsigned char Dat) //和原來的4bit程式沒有改變output data to D/A converter through the serial mode
{
         unsigned char i;
         for (i=0;i<8;i++)
         {
                 SER=Dat & 0x80;
                _nop_();
                 Dat<<=1;
                 Clk=1;
                 _nop_();
                 Clk=0;
                 _nop_();
                 }
                                                         
     /*     Latch=1;//20131226 這是關鍵把他取消才能做595後續栓鎖
        _nop_();
         Latch=0;
         _nop_();*/
   
}



void LCD_Write_Com(unsigned char com) // 8bit mode  20131225 for 74HC595 8bit mode
{
Send595(com);//送到 74HC595  
SER=0;//command mode
_nop_();
       
Latch=1;
_nop_();       
Latch=0;
_nop_();       
DelayMs(1);
}


void LCD_Write_Data(char Data) // 8bit mode
{
Send595(Data);//送到 74HC595  
SER=1;//Data mode
_nop_();
Latch=1;
_nop_();       
Latch=0;
_nop_();       
DelayMs(1);
}


void LCD_Write_Init(char com) // 8bit mode
{
Send595(com);//送到 74HC595
SER=0;//command mode
_nop_();
Latch=1;
_nop_();       
Latch=0;
_nop_();       
       
DelayMs(1);
}

/*------------------------------------------------
            initial LCM
------------------------------------------------*/
void LCD_Init(void)//20131225 8bit command
{
  LCD_Write_Com(0x38); //38 --- 8bit & 2 line ,28 -- 4bit & 2 line
   DelayMs(5);
LCD_Write_Com(0x38); //38 --- 8bit & 2 line ,28 -- 4bit & 2 line
   DelayMs(5);
LCD_Write_Com(0x38);
   DelayMs(5);       
   LCD_Write_Com(0x08);    /*显示关闭*/
  DelayMs(2);
   LCD_Write_Com(0x01);    /*显示清屏*/
  DelayMs(2);
   LCD_Write_Com(0x06);   /*显示光标移动设置*/  
   DelayMs(5);
   LCD_Write_Com(0x0C);    /*显示开及光标设置*/
   }




/*------------------------------------------------
                2M?ì¨???
------------------------------------------------*/
void LCD_Clear(void)
{
LCD_Write_Com(0x01);
DelayMs(5);
}
/*------------------------------------------------
              ?à¤J|r2?|ê¨???
------------------------------------------------*/
void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s)
{     
if (y == 0)
        {     
         LCD_Write_Com(0x80 + x);     
        }
else
        {     
        LCD_Write_Com(0xC0 + x);     
        }        
while (*s)
        {     
LCD_Write_Data( *s);     
s ++;     
        }
}
/*------------------------------------------------
              ?à¤J|r2?¨???
------------------------------------------------*/
void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data)
{     
if (y == 0)
        {     
        LCD_Write_Com(0x80 + x);     
        }   
else
        {     
        LCD_Write_Com(0xC0 + x);     
        }        
LCD_Write_Data( Data);  
}


void main(void)
{
        Latch=0;
        _nop_();
        SER=0;
        _nop_();
        DelayMs(100);
LCD_Init();
LCD_Clear();

while(1)
{

       displayword[0]='Y';
        displayword[1]='S';
        displayword[2]='C';
        displayword[3]= ' ';
        displayword[4]= '3';
        displayword[5]= 'L';
        displayword[6]='i';
        displayword[7]='n';
        displayword[8]= 'e';
        displayword[9]= ' ';
        displayword[10]='L';
        displayword[11]= 'C';
        displayword[12]= 'M';
        displayword[13]=' ';
        displayword[14]='D';
        displayword[15]='V';
        //       displayword[16]='g';
//          displayword[17]='h';
//          displayword[18]='i';
//        displayword[19]='j';
//        displayword[20]='k';
//        displayword[21]='l';
//        displayword[22]='m';
//        displayword[23]='n';


        LCD_Write_String(0,0, displayword);
        displayword[0]='A';
        displayword[1]='N';
        displayword[2]='T';
        displayword[3]= 'L';
        displayword[4]= 'U';
        displayword[5]= 'M';
        displayword[6]='S';
        displayword[7]='2';
        displayword[8]= '3';
        displayword[9]= '@';
        displayword[10]='G';
        displayword[11]= 'M';
        displayword[12]= 'A';
        displayword[13]='I';
        displayword[14]='L';
        displayword[15]='.';
        //                        displayword[16]='C';
        //  displayword[17]='O';
        //  displayword[18]='M';
//        displayword[19]='7';
//        displayword[20]='4';
//        displayword[21]='5';
//        displayword[22]='9';
//displayword[23]='5';

LCD_Write_String(0,1, displayword);

DelayMs(250);
DelayMs(250);
DelayMs(250);
DelayMs(250);
DelayMs(250);
DelayMs(250);
DelayMs(250);
LCD_Write_String(0,0, "0123456789abcdef");
DelayMs(250);
LCD_Write_String(0,1, "fedcba9876543210");
DelayMs(250);
DelayMs(250);
DelayMs(250);
DelayMs(250);
DelayMs(250);
DelayMs(250);
DelayMs(250);
DelayMs(250);
DelayMs(250);

}
}

ysc

antlu 發表於 2013-12-26 04:34 PM static/image/common/back.gif
YSC大:
       感謝!! 我又出運了!! 今天可以早一點休息了!!
   昨天晚上焊接!! 經過程式修改後發現一直 ...

事出必有因，找到了就解決了......

那塊轉接板比DIP的595還貴吧？DIP的595一顆才4~5塊錢。

ultra

好久久沒有看到這個古老的LCD加上古老的組合語言了~~~~~

ysc

fatzeros  報告ysc兄，對岸弄回來的，單一片0.35RMB！  
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有夠便宜.......

antlu

ysc 發表於 2013-12-26 06:14 PM static/image/common/back.gif
fatzeros  報告ysc兄，對岸弄回來的，單一片0.35RMB！  
----------------------------------------------- ...

YSC大:
   托 F0S大 的福氣!! 真的粉便宜 這次買了 16 20 pin 轉板各2~300片 真的便宜,因為我的 74HC595 粉多轉版也可以爽一下!! 下次有機會再買入 24pin 的!! 有需要小量可以告知!!

ysc

antlu 發表於 2013-12-26 06:21 PM static/image/common/back.gif
YSC大:
   托 F0S大 的福氣!! 真的粉便宜 這次買了 16 20 pin 轉板各2~300片 真的便宜,因為我的 74HC595  ...

謝謝，目前是沒這種需求......這轉接板兩排腳寬度好像比0.3吋還寬？跟DIP腳位不相容？

fatzeros

ysc 發表於 2013-12-26 06:24 PM static/image/common/back.gif
謝謝，目前是沒這種需求......這轉接板兩排腳寬度好像比0.3吋還寬？跟DIP腳位不相容？

...

當初就是看上這款可相容600mil的腳座，請看圖：


只是在焊接的時候要注意，針腳偏向的問題，
然後，可以換上短圓針就又可以上ic座啦！

ysc

fatzeros 發表於 2013-12-26 10:13 PM static/image/common/back.gif
當初就是看上這款可相容600mil的腳座，請看圖：

也對，1.27腳距SOP包裝兩排腳尾端距離都快0.3吋了，0.3吋轉接板應該做不出來，但一經過轉接板體積卻比DIP16大上許多。

fatzeros

ysc 發表於 2013-12-26 10:51 PM static/image/common/back.gif
也對，1.27腳距SOP包裝兩排腳尾端距離都快0.3吋了，0.3吋轉接板應該做不出來，但一經過轉接板體積卻比DIP ...

是啊，體積是大了點，不過，這次買的都是雙面的轉板，
一面SOP的，一面SSOP，應用上也是不錯的啦！